导读:本文包含了光纤生物传感器论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:光纤,等离子体,传感器,石墨,表面,光栅,生物。
光纤生物传感器论文文献综述
梁红勤[1]（2019）在《特种光纤生物传感器制作及应用研究》一文中研究指出光纤传感器因其抗强电磁干扰,耐化学腐蚀,结构简单,灵敏度高等独特的优点,广泛应用于人体医学,城建监控,环境监测等方面,其中特种光纤具有更加优异的传感性能,D型光纤和光子晶体光纤是目前主要研究的两种特种光纤结构。D型光纤因其成本低廉、工艺简单、插入损耗可控等突出优势,使其广泛应用于制作各类全光纤器件。另外将传统光纤与光子晶体结合制作出的光子晶体光纤,因拥有无截止高双折射、单模传输、可调节色散等传统光纤不具备的优良特性,在光纤领域又掀起一股浪潮。在此背景下,本文设计了几种应用于生物传感领域的光纤传感器,并对其光学特性进行了深入的研究,主要研究的内容和成果如下:一、提出了一种以银-石墨烯层为敏感材料的D型光纤表面等离子体共振(SPR)传感器仿真模型。利用银可以提供比金更高的检测精度,D型结构有助于改善模式之间的相位匹配,并且通过在金属层下方沉积石墨烯可以增强电场并改善传感性能等特点,实现了一种超灵敏的SPR传感器。该传感器采用单模光纤作为研究材料,成本低可用于大量生产,在生物检测方面具有广泛的应用前景。二、自主搭建出光纤的轮式侧面抛磨装置,掌握了D型光纤的制作和封装方法;通过对D型光纤传感性能以及结构的设计,实现了一种高传感性能的D形光纤探针结构的倏逝场传感器,该结构大大提高了D型光纤传感器的灵敏度和线性度,另外通过研究该传感器对猪IgG的生物检测实验发现该传感器在生物检测方面具有很大的发展空间。叁、提出了一种基于双芯光子晶体光纤的表面等离子共振(SPR)传感器。利用光子晶体光纤双芯微结构具有高信噪比,可以增强两耦合模式之间重迭区域等特点,再采用银芯仅填充右侧纤芯,可以避免多金属化通道的相互干扰等优势,实现了一种高灵敏度传感器。研究发现该传感器不仅具有高的折射率灵敏度而且具有高的振幅灵敏度,为生物检测得研究提供了更多分析方法;另外该传感器还具有一种反常的现象,并通过对比研究发现了产生该现象的原因。(本文来源于《南昌航空大学》期刊2019-06-01）
谢晓慧[2]（2019）在《光纤石墨烯场效应管生物传感器的制备及其应用研究》一文中研究指出生物传感器是一种将生物反应或者生物成分转换为有用信号的分析装置。由于成本价格低、分析处理速度快、器件选择性高以及易于微型化与集成化的优势,生物传感器近年来得到蓬勃发展及迅速应用。大多数生物传感器侧重于对静态目标物进行检测,然而,许多离子或者生物分子在反应过程中或生物体系中是随着时间和空间的变化不断产生、消耗或转移的动态过程,并非是一成不变的。基于此本文设计了一种基于光纤传感和石墨烯场效应管的光纤石墨烯场效应管生物传感器,并根据光纤石墨烯场效应管生物传感器的特性自制了双通道检测系统。同时本文利用该传感器实现了用于实时检测不同溶液的pH值以及用于实时检测DNA分子杂交的动力学过程。该生物传感器的构建是以光纤端面为平台,通过磁控溅射与激光烧蚀的方法在光纤顶部制作金电极作为场效应管的源极与漏极,通过湿法将石墨烯转移至光纤端面,使石墨烯置于场效应管的源极与漏极之间形成电学检测通道。同时传感器根据光纤传感的特性,利用光纤将不同强度的荧光光强经光电倍增管转换成电学量输出作为光学检测通道。通过光电双通道检测系统对不同分子进行检测。双通道检测系统主要由上位机、光路和电路叁部分组成。光路部分主要包括光纤、激光发生器、高通滤光片、光纤准直器、二向色镜、物镜、光电倍增管(Photomultiplier tube,PMT)等。电路部分主要包括PMT电源及增益控制模块、PMT信号调理模块、AD信号采集模块、场效应管栅压控制与输出模块、场效应管等效电阻测量模块五个模块。上位机部分使用G语言通过Labview编写,可实现在上位机处控制检测系统的开关与增益选择,同时以“数形结合”的方式显示最终结果。石墨烯具有零带隙结构、高电子迁移率以及独特的双边特性等特点;荧光素及其衍生物6'-羧基荧光素在不同pH值溶液中电离程度不同导致荧光强度有所变化。因此在pH检测中光纤石墨烯场效应管生物传感器一方面根据荧光强度的不同监测溶液中pH值的变化,另一方面根据石墨烯在不同pH值溶液中Dirac点的移动来监测溶液pH值的变化。在DNA分子杂交的动力学检测研究中,光纤石墨烯场效应管生物传感器利用1-芘丁酸琥珀酰亚胺酯作为锚,将被荧光基团修饰的探针链固定到石墨烯表面,通过加入氧化石墨烯使探针链上的荧光基团猝灭。当加入互补链时,探针链脱离氧化石墨烯与互补链结合,从而使修饰在探针链上的荧光基团恢复发光。因此本文根据荧光基团的亮灭变化建立光学检测通道,根据修饰在石墨烯表面的分子电性不同引起石墨烯电导率的变化以及Dirac点的移动建立电学检测通道。光纤石墨烯场效应管生物传感器与双通道检测系统结合使用,通过记录荧光强度与石墨烯电导率的变化以及Dirac点的移动来实时地反映pH值的变化与DNA分子的杂交过程。与传统具有单一检测方式的生物传感器相比,光纤石墨烯场效应管生物传感器更加灵敏可靠;与目前研发的实时性检测生物传感器相比,光纤石墨烯场效应管生物传感器具有相同量级的检测灵敏度却将传感器的大小缩小至微米量级。同时pH值与DNA的成功检测证明了光纤石墨烯场效应管传感器设计制作的可行性,也为多传感器的集成及其广泛应用提供了一种新的思路。(本文来源于《山东师范大学》期刊2019-05-30）
卢化锋[3]（2019）在《氧化石墨烯集成极大倾角光纤光栅的生物传感器研究》一文中研究指出近年来,基于光纤光栅的生物传感器在生物医学、生物化学等领域得到了广泛的研究与应用。与其他类型的光纤光栅相比,极大倾角光纤光栅(ExTFG)具有较高的折射率(RI)灵敏度以及较低的温度交叉敏感效应,因此在对灵敏度和稳定性要求极高的生物免疫反应检测/监测领域更具优势。而在实际生物反应液中,ExTFG表现出的RI灵敏度仅有~120nm/RIU,还有待进一步提升。新型二维纳米材料氧化石墨烯(GO)由于具有丰富的含氧官能团、大比表面积等特点,将其与光纤光栅传感器结合,可提高生物分子的修饰效果,进而提升生物传感器的检测性能。但目前关于GO集成ExTFG生物传感器的相关报道较少。本文研究以提升ExTFG传感器的RI灵敏度,以及GO集成ExTFG生物传感器的检测性能为目的,主要内容如下:(1)基于光纤布拉格光栅(FBG)耦合模理论及倾斜光纤光栅(TFG)耦合模理论,对ExTFG的耦合模理论作详细阐述。根据ExTFG的相位匹配条件及模式耦合原理,分析其光谱响应特征。理论分析结果表明,可通过减小ExTFG包层半径的方法提升其RI灵敏度。(2)实验研究包层腐蚀型ExTFG的光谱及折射率传感特性。采用氢氟酸(HF)腐蚀的方法,制备包层直径从~125μm到~15μm不等的ExTFG,并对其光谱响应及RI传感特性进行实验研究。实验结果表明,在1250~1650nm的波长范围内,随着包层直径的减小,包层模式的数量逐渐减少,相邻谐振峰之间的间距逐渐增大。当包层直径为~15μm时,ExTFG在1.33~1.38范围内的平均RI灵敏度、在1.33和1.38附近的RI灵敏较腐蚀之前分别提升了~6.3倍,~5.3倍和~6.67倍,且在1.38附近处的RI灵敏度可达到~1600nm/RIU。(3)实验研究GO集成ExTFG的免疫传感器。首先,通过氢键结合的方式在ExTFG表面涂覆GO薄膜;其次,以牛血清蛋白(BSA)单克隆抗体(MAbs)为生物识别单元,通过共价键的形式与GO薄膜相结合;最后,利用制备得到的GO-ExTFG免疫传感器完成对BSA抗原分子的特异性检测。采用场致发射型扫描电镜(SEM)和能谱法对GO涂覆的有效性和均匀性进行了鉴定。分析了GO对ExTFG光谱调制特性,结果表明,GO对TM模波长调制效果要比TE大;相反,对TE模的峰值强度调制程度比TM模要明显得多。通过记录光纤表面修饰过程及BSA抗原免疫检测动态过程的光谱演变可知,该免疫传感器对BSA抗原的检测具有检测范围大,响应迅速等特点。其中,检测范围为1.5nM~75nM;响应时间小于5min;在光谱仪波长分辨率为0.03nm时,检测极限(LOD)约为~0.88nM。免疫测定过程遵循Langmuir吸附模型,通过计算可得,免疫传感器对BSA抗原的亲和系数K_A以及解离系数K_D分别为~1.5?10~8M~(-1)和~6.66?10~(-9)M。(4)基于上述研究背景,对GO集成ExTFG免疫传感器进行优化设计研究。通过将GO集成到包层直径为~80μm的ExTFG上的方法对传感器的结构设计进行了改进,分析了其RI传感特性以及生物免疫反应检测性能。实验结果表明,传感器的检测灵敏度,检测极限(LOD),以及亲和系数K_A等均得到了明显的优化。(本文来源于《重庆理工大学》期刊2019-03-25）
李令臣[4]（2019）在《基于极大倾角石墨烯光纤光栅生物传感器的禽流感快速检测方法研究》一文中研究指出禽流感(avian influenza,AI)由正粘病毒科A型流感病毒引起的全身性传染病,国际兽疫局(OIE)将其定为A类传染病,不仅严重危害养禽业,而且给公共卫生造成巨大威胁,因此国家将防治禽流感作为重要任务。目前,对禽流感的主要检测技术有血凝-血凝抑制(HA-HI)试验、酶联免疫吸附试验(ELISA)、聚合酶链式反应(PCR)和胶体金等方法。前者比较敏感,但受外界因素影响较大而削弱了其实用价值;ELISA适合于大批量血清学调查,但因其条件要求高,现场操作不便;PCR虽然可直接检出病毒的基因,但所需的设备昂贵,在临床检测方面受到了很大的限制;胶体金方法目前国内、外均有相关的产品问世,但其检测灵敏度不高,只能定性,不能定量,该方法只能用于疫病诊断的辅助检测。因此探索高效、特异、准确的检测手段对于禽流感的防控具有十分重要的意义。现有的禽流感血清学检测技术主要利用抗原抗体的反应,而目前国内禽流感病毒抗体产品质量参差不齐,国外已有比较成熟的商品化抗体,抗体试剂主要依赖于进口,但价格较昂贵。制备高效价、低成本、特异性强的单克隆抗体可为禽流感的防控提供必备的试剂原料。极大角度光纤光栅(excessively tilted fiber grating,Ex-TFG)免疫传感器具有检测灵敏度高、特异性好、免标记、设备便携、成本低的优点,具备临床检测潜力。前期本实验室已成功将Ex-TFG免疫传感器应用于猪圆环病毒2型(PCV2)、新城疫病毒(NDV)、心力衰竭生物标记物N末端前钠尿肽(NT-proBNP)、降钙素原(PCT)以及程序性死亡配体-1(PD-L1)的检测,将抗原抗体反应的特异性与光纤光栅传感器检测的敏感性结合,在检测的灵敏度上取得了突破,并发表了高水平研究论文。本文采用原核表达系统制备禽流感病毒HA抗原,利用聚乙二醇(PEG)细胞融合技术制备单克隆抗体,为禽流感的防控提供有效试剂;此外通过对极大角度光纤羟基化修饰后,涂覆氧化石墨烯(GO)分散液,使GO均匀固定在光纤表面形成涂覆层,利用1-(3-二甲基氨丙基)-3-乙基碳酰亚胺(EDC)和N-羟基硫代琥珀酰亚胺(NHS)使涂层羧基(-COOH)活化,结合单克隆抗体后将配制好的封闭液封闭未被结合的位点,检测不同滴度禽流感病毒标准液等实验样本,对传感器的重复性,特异性,临床样本检测等进行验证,初步建立一种基于Ex-TFG的禽流感病毒免疫传感器。该传感器具有特异性强,检测成本低,时间短等优点,为禽流感病毒的临床检测提供新的检测方法。本文的研究内容如下:1、为了实现禽流感病毒H5N1血凝素(HA)蛋白在原核表达系统中高效表达,根据GenBank公布的H5N1-HA(ID=DQ023145.1)基因序列,在不改变HA蛋白氨基酸序列的情况下,根据大肠杆菌密码子偏好性利用DNAWorks2.4软件进行密码子优化,化学方法合成HA全基因,在HA基因的5’段和3’段分别设计酶切位点BamHI和EcoRI。将合成的HA基因进行BamHI和EcoRI双酶切,酶切产物回收后,插入到同样经过BamHI和EcoRI双酶切回收的pET28a(+)载体中,使用DNA Ligation Kit将HA基因克隆于pET28a(+)载体中,构建重组质粒pET28a(+)/HA。将重组质粒转化到大肠杆菌BL21(DE3)感受细胞中,优化各项因素(温度、诱导剂浓度、时间),并筛选出最佳诱导条件,进行大量表达。利用His-tag镍柱纯化HA重组蛋白,并对纯化后的重组蛋白进行SDS-PAGE纯度分析、二喹啉甲酸(BCA)法浓度测定及Western-blot特异性鉴定。2.将上述制备的H5N1-HA蛋白作为免疫原,采用长程免疫法免疫BALB/c小鼠,取4次免疫后的小鼠脾脏制成脾细胞悬液,然后与骨髓瘤细胞混合,以PEG1500作为融合剂进行细胞融合;对融合细胞以及多次亚克隆后细胞上清中的抗体采用间接ELISA法进行筛选,将筛选到的阳性孔进行至少2次以上的亚克隆,最终获得可稳定分泌抗体的单克隆阳性杂交瘤细胞,扩大培养细胞并制备单抗腹水,对抗体进行亚型鉴定,并根据抗体亚型,选择相应的纯化方法进行纯化,对纯化后的抗体进行生物特性鉴定。3.对极大角度光纤光栅(Ex-TFG)表面进行外膜保护层刮出后,用5%的稀HNO_3进行光纤洁净化处理;利用8mg/mL的NaOH溶液进行表面羟基化修饰后,使光纤表面带有羟基(-OH),均匀涂覆GO分散液,做干燥固定处理后电子显微镜观察涂敷情况,石墨烯良好的水溶性极有利于包裹在光纤周围,形成致密膜层。涂敷良好后固定禽流感单克隆抗体并封闭表面多余位点处理,再进行禽流感病毒的检测,并对此生物免疫传感器的重复性、特异性以及临床应用进行评定。结果:1.重组菌株pET28a(+)-HA/BL21(DE3)在诱导条件为30℃、IPTG浓度为1mmol/L诱导10h时,HA蛋白表达量最高;SDS-PAGE电泳显示菌体裂解之后上清表达量明显高于沉淀,表明为可溶性表达,经镍柱亲和层析纯化所得HA蛋白纯度较高,达到了90%以上,Western blot显示在70KD处有明显的蛋白印迹条带,与预期相符,表明成功实现了HA蛋白在大肠杆菌高效表达。2.制备HA单克隆抗体,进行了一次细胞融合,铺96孔板共4块板,其中克隆生长数为380孔,融合率为98.95%。阳性孔数为323孔,阳性率分别为84.1%;经过3次亚克隆并筛选,获得了4株具有抗禽流感HA的单克隆抗体细胞株,命名为1H8-F12,4G1-G11,4G1-E12,4G1-B11;经过亚型鉴定后1H8-F12,4G1-G11为IgG2b型抗体,4G1-E12为IgG2a型抗体,4G1-B11为IgG1型抗体;4株杂交瘤细胞株经反复冻存、复苏及多次传代,均能分泌高效价抗体;经Western-blot鉴定后证实所获得单抗是特异性针对禽流感病毒HA抗原;将1H8-F12,4G1-G11细胞腹腔注射BALB/c小鼠,并收集了腹水,利用ProteinA柱进行纯化,SDS-PAGE电泳显示纯化后抗体纯度达到了90%以上,选取同一批次纯化所得峰值最高的收集液,使用BCA法测得其浓度最高值可达到2.6637 mg/mL。3.开展了对极大角度光纤羟基化修饰,GO涂覆,涂层活化,抗体固定,封闭,病毒检测,重复性,特异性,临床样本检测等各项实验研究,并进行了测试分析,结果显示:进过表面羟基化修饰后、涂敷氧化石墨烯、涂层活化、结合禽流感抗体的谐振波长偏移量分别为:0.027nm、0.065nm、0.022nm以及0.096nm,表明各步修饰成功进行。该免疫传感器对AIV的最低检测极限值(LOD)为0.1ng/mL(1.43pM),检测的线性范围为0.1-5000ng/mL,达到了临床检测水平;重复性实验结果基本一致,表明传感器的重复性良好;对NDV尿囊液、AIV尿囊液两种不同的禽类病毒原液和AIV空白尿囊液进行了测试分析,结果表明该传感器对AIV具有高度的特异性,可满足临床检测要求。结论:本研究构建了禽流感病毒HA基因工程菌pET28a(+)-HA/BL21(DE3),并筛选了最佳表达条件,成功实现了H5N1-HA蛋白在大肠杆菌中高效表达,制备并纯化了重组H5N1-HA蛋白;经过抗原免疫、细胞融合及克隆化筛选后得到4株能够稳定分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞株;利用制备的抗原、抗体,初步建立了基于GO涂敷的Ex-TFG的生物免疫传感器,并用于检测禽流感病毒。本研究制备的禽流感病毒重组HA抗原及单抗将为禽流感的防控提供有效试剂,研制的传感器具有检测灵敏度高,可重复性好、特异性强、可用于临床样品实时定量检测,为禽流感的防控提供了新的检测技术和方法。(本文来源于《重庆理工大学》期刊2019-03-25）
鲁姣[5]（2019）在《大角度倾斜光纤光栅表面等离激元生物传感器研究》一文中研究指出表面等离激元(SPPs)所具有的独特光学性质,使得它被广泛地用于生物医学成像、传感、电化学、光电器件等各类领域,其中以其形成的表面等离子体共振的研究最为深入,根据色散关系的不同存在两种类型的表面等离子体共振(SPR),一类是局域型(LSPR),另一类是传导型(PSPR)。传统的基于表面等离激元的传感器均存在灵敏度不高、体积庞大等缺陷。在发展至今的光纤光栅传感器中,倾斜光纤光栅(TFG)以高灵敏度、免标记、装置精简的优点在传感领域有较大的优势,其中大角度倾斜光纤光栅(ExTFG)具有小角度光纤光栅(TFBG)所不及的强偏振性、更高灵敏度等独特优点。本文将ExTFG与SPPs结合制作出高灵敏度生物传感器,展开如下叁部分研究内容:(1)基于ExTFG-LSPR折射率传感特性研究。分别使用金纳米壳与星型金纳米颗粒修饰ExTFG表面制作出ExTFG-LSPR传感器,通过实验对比这两种ExTFG-LSPR传感器的折射率传感特性,结果表明修饰星型金纳米颗粒的ExTFG传感器TM、TE模的谐振波长折射率灵敏度分别提高~15.52nm/RIU、~12.8nm/RIU,但共振吸收效应不明显;而修饰大尺寸金纳米壳的ExTFG在LSPR作用下,TM、TE模的波长折射率灵敏度分别提高~31.1nm/RIU和~26.99nm/RIU,同时,TM与TE模在C-L波段表现出明显的共振吸收,强度折射率灵敏度分别为~10.17dB/RIU、~13.1dB/RIU。此外,分析靠近金纳米壳吸收峰位置的短波段传感器光谱后,得到其TM与TE模强度折射率灵敏度分别为~32.98dB/RIU、~23.8dB/RIU,表明越靠近金纳米颗粒吸收峰位置,LSPR共振吸收越显着。(2)基于ExTFG-LSPR传感器的BSA分子检测研究。在所制作的ExTFG-LSPR表面修饰牛血清白蛋白(BSA)单克隆抗体,构成特异性生物传感器完成对不同浓度的BSA溶液的检测。实验结果表明该传感器的最低检测极限(LOD)达到~0.075pM,同时与BSA浓度等级对应的谐振波长偏移量与浓度之间满足Langmuir吸附模型,根据此模型计算出该生物传感器的解离系数(K_d)与亲和系数(K_a)分别为~1.6×10~(-14)M和~6.25×10~(13)M~(-1)。此外,通过特异性实验研究表明,该传感器对BSA分子具有良好的特异性识别能力。(3)ExTFG-PSPR传感器的性能研究与生物分子检测。利用小型离子溅射仪在ExTFG表面镀一层金膜进行折射率传感实验,通过对比镀金膜前后ExTFG的光谱,表明TM模可以与金膜的表面等离子体波产生作用激发PSPR效应;同时,镀金膜后传感器TM、TE模的波长折射率灵敏度分别提高~16.2nm/RIU、~12.5nm/RIU。在制作的ExTFG-PSPR传感器表面修饰BSA单克隆抗体对不同浓度的BSA溶液进行检测,初步验证了该传感器特异性检测生物分子的可行性。(本文来源于《重庆理工大学》期刊2019-03-20）
罗彬彬,赵明富,石胜辉,刘永[6]（2018）在《基于星形金纳米颗粒修饰的81°倾斜光纤光栅生物传感器》一文中研究指出提出一种星形金纳米颗粒修饰的81°倾斜光纤光栅(TFG)生物传感器。通过金黄色葡萄球菌蛋白A固定法,将自制的高纯度新城疫病毒(NDV)单克隆抗体固定于81°TFG表面,制成对NDV具有特异性检测功能的生物传感器。结果表明,传感器对NDV的最低探测极限达10~25pg/mL,检测饱和点约为1 000pg/mL;在0~200pg/mL具有较好的线性相关度(R2约为0.911),相应的灵敏度约为1 394pm/(ng/mL)。此外,通过对NDV的特异性和临床性测试,表明该生物传感器对NDV具有高度的特异性和临床有效性。(本文来源于《半导体光电》期刊2018年05期）
史健松,于源华,王美娇,吴再辉,石鑫[7]（2018）在《光纤生物传感器在HER3抗体药物定量检测中的应用》一文中研究指出为了实现对生物分子间相互作用过程的实时、灵敏、快速监测,获得生物分子的有无、浓度与相互作用的动力学参数信息,本文设计了基于光纤生物传感器的生物亲和性检测方法。首先,针对光干涉生物亲和性传感检测系统的光学传输系统"Y"型分叉光纤与光纤探针之间的耦合问题,提出了自聚焦透镜与石英光纤耦合结构,该耦合结构偏心公差能够达到0.02 mm,倾斜公差能够达到0.1°;针对干涉光谱信号的高频噪声问题,采用一种改进的经验模态分解干涉光谱信号处理方法,有效避免了干涉光谱曲线滤波处理后极值点位置的偏移;同时采用局部拟合极值点计算生物分子膜层厚度的方法,将生物分子膜层厚度的分辨率提高到50 pm。利用所搭建的光干涉生物亲和性检测系统,建立了HER3-Ig G1抗体药物利用金纳米粒子进行信号放大,实现对其浓度进行定量检测的新方法,检测过程中无需清洗,不产生交叉污染。实验结果表明:系统检测限能达到0.082 6μg/m L,该系统具有检测时间短,测量准确、精度高、成本低廉等特点,能够应用于药代动力学研究中。(本文来源于《中国光学》期刊2018年03期）
郭佳[8]（2018）在《光纤表面等离子体共振生物传感器研究》一文中研究指出表面等离子体共振是一种广泛应用于物理、化学、生物等多个领域的检测技术,基于入射光在光密介质与光疏介质的衰减全反射和表面等离子体波波矢匹配的原理,对介质表面环境折射率微小的变化进行检测。通常金属被作为表面等离子体共振激发的材料,但金属易于氧化的特性限制了其应用。石墨烯的出现将表面等离子体共振技术带入一个新的时代。石墨烯是一种稳定的只有单原子层厚度的二维晶体材料,具有优良的光电学性能和生物分子亲和能力,并且石墨烯的性能可以通过外加偏置电压或化学掺杂改变,因而具有很好的可控性。本文利用石墨烯的优良性质与光子晶体的特性,提出了基于石墨烯光子晶体的新型光纤表面等离子体共振生物传感器结构,并利用传输矩阵法和时域有限差分法研究了所设计的传感器灵敏度、检测精度等特性,为光纤表面等离子体共振传感器的发展提供了新的方向。本文首先对光纤表面等离子体共振传感器的研究现状进行分析,详细描述了石墨烯的化学势、电导率、色散关系等性质,并简单的介绍了传输矩阵法和时域有限差分法。其次,利用石墨烯替代金属作为表面等离子体共振的激发物质,提出了一种基于石墨烯光子晶体的光纤表面等离子体共振生物传感器,此传感器可以同时支持偏振光激发高场约束大波矢横磁模式和弱的有界低损横电模式的表面等离子体共振,从而实现传感器对待测物折射率变化的检测。通过传输矩阵法和时域有限差分法分析光子晶体周期、石墨烯层数和传感长度对传感器性能的影响,合理配置传感器各结构参数提高其灵敏度和检测精度,在此基础上分析了待测物折射率与共振波长的关系。设计了一种由两种传感结构并联的光纤表面等离子体共振生物传感器,可增大生物分子浓度测量的量程。通过在石墨烯层外加PMMA层,并改变光子晶体的周期数调节传感结构的检测范围,从而设计两个检测范围和工作波长互不影响的支持横电模式的传感结构,将两个传感结构并联在裸露的纤芯上,从而实现对待测物折射率大范围的检测。在并联光纤表面等离子体共振生物传感器的基础上,提出了两种分布式传感器结构,分别基于光子晶体材料的改变和在石墨烯层外增加不同厚度的PMMA层。同时调节石墨烯的化学势,使各个传感结构的性能达到最佳。两种传感器都拥有很高的灵敏度和检测精度,并且实现了对同种待测物质不同空间位置的实时检测,或不同物质的同时检测。(本文来源于《燕山大学》期刊2018-05-01）
徐文豪,许士才,于子恒,宋佳佳,岳彩峰[9]（2018）在《石墨烯光纤生物传感器研制及性能的研究》一文中研究指出石墨烯具有优良的光学和电学特性,是制作传感器的理想材料.在本研究中,采用化学气相沉积(CVD)方法在铜箔上生长了大面积、连续的单层石墨烯,并把单层石墨烯转移到锥形光纤探头上研制了石墨烯光纤传感器.以腺嘌呤核苷为分析物,对传感器的性能进行了研究,在1~100nM浓度范围内,出射光强度与溶液浓度呈现了良好的线性关系,显示了较高的灵敏度(K=15.9)和线性度(R2=0.992).实验证明,与裸锥形纤芯相比,覆盖石墨烯的锥形纤芯具有更高的稳定性、灵敏度和线性度,为新型光纤传感器设计提供一个新思路.(本文来源于《德州学院学报》期刊2018年02期）
童凯,党鹏,汪梅婷,王福成,孙家儒[10]（2018）在《采用TiO_2薄膜增强光子晶体光纤表面等离子体共振生物传感器灵敏度的建模分析》一文中研究指出提出一种采用TiO_2膜增强双纤芯单通道光子晶体光纤表面等离子体共振生物传感器灵敏度的设计方案:在传感器银膜表面增加一层TiO_2薄膜,不仅可以隔绝氧气,防止银氧化,而且可提高传感器的灵敏度;采用全矢量有限元法数值分析传感器的耦合特性及其性能。结果表明,在待测介质折射率为1.33~1.38时,待测介质折射率与传感器的共振波长呈线性关系,线性相关度为0.9806,传感器的平均灵敏度为4200nm·RIU-1。此外,进一步分析了光子晶体光纤空气孔大小、银膜厚度、TiO_2厚度等参数对传感器性能的影响。结果表明,改变结构参数可以优化生物传感器的输出光谱、改善传感器的性能。(本文来源于《中国激光》期刊2018年06期）
光纤生物传感器论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
生物传感器是一种将生物反应或者生物成分转换为有用信号的分析装置。由于成本价格低、分析处理速度快、器件选择性高以及易于微型化与集成化的优势,生物传感器近年来得到蓬勃发展及迅速应用。大多数生物传感器侧重于对静态目标物进行检测,然而,许多离子或者生物分子在反应过程中或生物体系中是随着时间和空间的变化不断产生、消耗或转移的动态过程,并非是一成不变的。基于此本文设计了一种基于光纤传感和石墨烯场效应管的光纤石墨烯场效应管生物传感器,并根据光纤石墨烯场效应管生物传感器的特性自制了双通道检测系统。同时本文利用该传感器实现了用于实时检测不同溶液的pH值以及用于实时检测DNA分子杂交的动力学过程。该生物传感器的构建是以光纤端面为平台,通过磁控溅射与激光烧蚀的方法在光纤顶部制作金电极作为场效应管的源极与漏极,通过湿法将石墨烯转移至光纤端面,使石墨烯置于场效应管的源极与漏极之间形成电学检测通道。同时传感器根据光纤传感的特性,利用光纤将不同强度的荧光光强经光电倍增管转换成电学量输出作为光学检测通道。通过光电双通道检测系统对不同分子进行检测。双通道检测系统主要由上位机、光路和电路叁部分组成。光路部分主要包括光纤、激光发生器、高通滤光片、光纤准直器、二向色镜、物镜、光电倍增管(Photomultiplier tube,PMT)等。电路部分主要包括PMT电源及增益控制模块、PMT信号调理模块、AD信号采集模块、场效应管栅压控制与输出模块、场效应管等效电阻测量模块五个模块。上位机部分使用G语言通过Labview编写,可实现在上位机处控制检测系统的开关与增益选择,同时以“数形结合”的方式显示最终结果。石墨烯具有零带隙结构、高电子迁移率以及独特的双边特性等特点;荧光素及其衍生物6'-羧基荧光素在不同pH值溶液中电离程度不同导致荧光强度有所变化。因此在pH检测中光纤石墨烯场效应管生物传感器一方面根据荧光强度的不同监测溶液中pH值的变化,另一方面根据石墨烯在不同pH值溶液中Dirac点的移动来监测溶液pH值的变化。在DNA分子杂交的动力学检测研究中,光纤石墨烯场效应管生物传感器利用1-芘丁酸琥珀酰亚胺酯作为锚,将被荧光基团修饰的探针链固定到石墨烯表面,通过加入氧化石墨烯使探针链上的荧光基团猝灭。当加入互补链时,探针链脱离氧化石墨烯与互补链结合,从而使修饰在探针链上的荧光基团恢复发光。因此本文根据荧光基团的亮灭变化建立光学检测通道,根据修饰在石墨烯表面的分子电性不同引起石墨烯电导率的变化以及Dirac点的移动建立电学检测通道。光纤石墨烯场效应管生物传感器与双通道检测系统结合使用,通过记录荧光强度与石墨烯电导率的变化以及Dirac点的移动来实时地反映pH值的变化与DNA分子的杂交过程。与传统具有单一检测方式的生物传感器相比,光纤石墨烯场效应管生物传感器更加灵敏可靠;与目前研发的实时性检测生物传感器相比,光纤石墨烯场效应管生物传感器具有相同量级的检测灵敏度却将传感器的大小缩小至微米量级。同时pH值与DNA的成功检测证明了光纤石墨烯场效应管传感器设计制作的可行性,也为多传感器的集成及其广泛应用提供了一种新的思路。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
光纤生物传感器论文参考文献
[1].梁红勤.特种光纤生物传感器制作及应用研究[D].南昌航空大学.2019
[2].谢晓慧.光纤石墨烯场效应管生物传感器的制备及其应用研究[D].山东师范大学.2019
[3].卢化锋.氧化石墨烯集成极大倾角光纤光栅的生物传感器研究[D].重庆理工大学.2019
[4].李令臣.基于极大倾角石墨烯光纤光栅生物传感器的禽流感快速检测方法研究[D].重庆理工大学.2019
[5].鲁姣.大角度倾斜光纤光栅表面等离激元生物传感器研究[D].重庆理工大学.2019
[6].罗彬彬,赵明富,石胜辉,刘永.基于星形金纳米颗粒修饰的81°倾斜光纤光栅生物传感器[J].半导体光电.2018
[7].史健松,于源华,王美娇,吴再辉,石鑫.光纤生物传感器在HER3抗体药物定量检测中的应用[J].中国光学.2018
[8].郭佳.光纤表面等离子体共振生物传感器研究[D].燕山大学.2018
[9].徐文豪,许士才,于子恒,宋佳佳,岳彩峰.石墨烯光纤生物传感器研制及性能的研究[J].德州学院学报.2018
[10].童凯,党鹏,汪梅婷,王福成,孙家儒.采用TiO_2薄膜增强光子晶体光纤表面等离子体共振生物传感器灵敏度的建模分析[J].中国激光.2018
论文知识图
